数字信号处理器在电网间谐波检测装置中的应用 罗玄

数字信号处理器在电网间谐波检测装置中的应用罗玄
摘要：间谐波测量已经成为电网参数测量的重要单元。

针对快速准确地测量电
网间谐波参数的要求，本文介绍了一种应用数字信号处理器的间谐波检测装置，给出了基于TMS320LF2407的总体设计方案，介绍了信号调理电路分（互感器部分、低通滤波器、升压电路）的设计方案，运用TMS320LF2407的计算能力快速准确的得到间谐波成分的参数。

关键词：间谐波；数字信号处理器；滤波；检测装置
1 引言
随着电力电子设备的增加，电网间谐波导致的电能质量问题也日渐增多。

如直流联接类型的大型调速设备、变频器、牵引驱动设备等均可能在运行过程中产生间谐波[1-2]。

间谐波会严重的损害用电设备，可能会引起闪变、低频继电器的异常运行、无源电力滤波器的过流跳闸等等危险情况[3]。

因此，间谐波的检测具有十分重要的理论和实际意义。

国内外学者提出了短时傅里叶、奇异值分解、小波变换等方法进行间谐波检测。

但是这些方法需要用到大量的数学计算,在实际工程中不容易实现 [4-5]。

间谐波的检测一直受制于硬件平台，需要有高效、计算资源丰富的间谐波硬件检测装置[6-7]。

本文介绍了一种应用数字信号处理器的间谐波检测装置，运用了高速数字信号处理芯片TMS320LF2407和嵌入式技术，可以实现电网间谐波的检测。

2 整体设计
本文应用数字信号处理器的间谐波检测装置，首先由互感器把需要测量的大信号变成可用于后续电路处理的小信号，再通过低通滤波器滤除不需要测量的高频率谐波成分，然后信号调理电路把信号转换成可以直接输入AD模块的模拟信号，经AD模块处理后得到离散数据，最后把数据送入DSP中进行FFT处理并在LCD显示出最终的数据，还可以与上位机连接完成通信存储等功能。

本文采用16位的定点DSP TMS320LF2407，其优秀的运算模块设计，使得其有高达40MIPS的运算速度，而且它的硬件资源也很丰富，使用TMS320LF2407内部集成的ADC模块就能满足测量间谐波时的基本要求。

由图6可知，在频率发生瞬间变化的结点附近测得值与实际值的误差最大，最大误差大约为5.4%。

可见，本文设计的间谐波检测装置
具有较高的精确度，可以较准确的测算出间谐波的频率参数。

5 结论
电力电子器件的广泛运用，使间谐波测量日益受到关注。

针对快速准确地测量电网间谐波参数的要求，本文应用数字信号处理器的间谐波检测装置，可以快速准确的得到间谐波成分的参数。

参考文献
[1]乐叶青,徐政.电力系统间谐波及其检测方法综合分析 [J].电气应用, 12, 2006（8）：63-66.
[2]曹健,林涛,张蔓,刘林.电力系统间谐波检测方法[J].高电压技术： 32（8）：34-37，2008.
[3]钱昊,赵荣祥.基于插值 FFT算法的间谐波分析[J]. 中国电机工程学报, 25(021): 87-91, 2005.
[4]Childer D．G．Modem Spectrum Analysis．IEEE Press，1978
[5]Chang G. W.，I. Chen Cheng，Teng Yu-Feng．Radial-Basis-Function-Based Neural Network for Harmonic Detection．Industrial Electronics, IEEE Transactions on，2010，57(6)：2171-2179
[6]葛青，葛良全，吴建平，李晓丽.基于采样定理的核信号数字高斯滤波成形研究[J].核电子学与探测技术,2014,10(5):1212-1220.
[7]许维蓥，郑荣焕.Proteus电子电路设计及仿真[M].北京:电子工业出版社,2014:300-320.
职称：工程师。